20211022152438-2986-T

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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA 
Facultad de Ingeniería 
Secretaría de Investigación y Estudios de Posgrado 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
TESIS 
Que para obtener el grado de 
MAESTRO EN INGENIERÍA 
CON OPCIÓN TERMINAL EN 
SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA 
Presenta: 
ARMANDO DURÁN NERIA 
 
 
Asesor de tesis: 
M.C. Ismael Albino Padilla 
 
Puebla, Pue. Noviembre 2021 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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Contenido 
 
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................. 6 
CAPÍTULO 1. PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ................................................................................. 7 
1.1 Planteamiento del problema ........................................................................................................... 7 
1.2 Justificación........................................................................................................................................ 8 
1.3 Objetivos .............................................................................................................................................. 9 
1.3.1 Objetivo general ........................................................................................................................... 9 
1.3.2 Objetivos específicos .................................................................................................................. 9 
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO .............................................................................................................. 10 
2.1 Fundamentos .................................................................................................................................... 10 
2.1.1 Generación eólica ...................................................................................................................... 10 
2.1.2 El aerogenerador ....................................................................................................................... 13 
2.1.3 Código de red mexicano ........................................................................................................... 14 
2.1.4 Sistema colector en media tensión ......................................................................................... 16 
2.1.5 Subestación elevadora ............................................................................................................. 17 
2.1.6 Línea de transmisión y punto de interconexión .................................................................... 24 
2.1.7 Compensación de potencia reactiva....................................................................................... 24 
2.1.7.1 Bancos de capacitores .............................................................................................................. 24 
2.1.7.2 Bancos de reactores ................................................................................................................. 26 
CAPÍTULO 3. CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA .................................................................................. 27 
3.1 Parque eólico .................................................................................................................................... 27 
3.1.1 Aerogeneradores ....................................................................................................................... 28 
3.1.2 Transformadores elevadores ................................................................................................... 29 
3.1.3 Circuitos colectores aéreos ...................................................................................................... 30 
3.2 Subestación Elevadora .................................................................................................................. 31 
3.2.1 Bahía de Alta Tensión 230 kV ................................................................................................. 31 
3.2.2 Transformador Principal de Potencia ..................................................................................... 33 
3.2.3 Media tensión 34.5 kV .............................................................................................................. 35 
3.2.4 Servicios Propios ....................................................................................................................... 36 
3.3 Línea de transmisión ...................................................................................................................... 37 
CAPÍTULO 4. DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA....................................... 39 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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4.1 Arreglo General ................................................................................................................................ 39 
4.2 Diagrama Unifilar ............................................................................................................................. 41 
4.3 Equipos de compensación reactiva ........................................................................................... 44 
CAPÍTULO 5. RESULTADOS OBTENIDOS ............................................................................................ 48 
5.1 Resultados sin equipo de compensación reactiva ................................................................ 48 
5.2 Resultados obtenidos para cumplir los requerimientos del código de red .................... 50 
CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 54 
6.1 Conclusiones .................................................................................................................................... 54 
6.2 Trabajos futuros .............................................................................................................................. 55 
REFERENCIAS ............................................................................................................................................. 57 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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Índice de Figuras 
Figura 2.1.1 Capacidad de generación efectiva instalada durante 2018 (MW) ............................ 12 
Figura 2.1.2 Capacidad efectiva instalada al 31 de diciembre de 2018 por tipo de tecnología 
(70,053 MW) .......................................................................................................................... 12 
Figura 2.1.3 Componentes principales de un aerogenerador (WTG) del tipo eje horizontal 
(HAWT) .................................................................................................................................. 14 
Figura 2.1.4 Diagrama P-Q/Pmáx de una Central Eléctrica Asíncrona tipo C o D ....................... 15 
Figura 2.1.5 Diagrama V-Q/Pmáx de una Central Eléctrica Asíncrona tipo C o D ....................... 16 
Figura 2.1.6 Transformador de Potencia 180 MVA, 400-34.5/34.5 kV ......................................... 17 
Figura 2.1.7 Pruebas eléctricas a Interruptor en SF6, 400 kV ...................................................... 18 
Figura 2.1.8 Cuchilla Seccionadora Apertura Vertical, Montaje Horizontal de 115 kV.................. 19 
Figura 2.1.9 Transformador de Corriente Tipo Pedestal .............................................................. 20 
Figura 2.1.10 Transformador de Potencial Inductivo con recubrimiento elastomérico para zonas 
de alta contaminación ............................................................................................................21 
Figura 2.1.11 Transformador de Aterrizaje tipo Zig-Zag en 34.5 kV............................................. 22 
Figura 2.1.12 Apartarrayos de Óxidos de Metálicos ubicado junto a un TRP de 400 kV .............. 23 
Figura 2.1.13 Banco de Capacitores Convencional de 34.5 kV ................................................... 25 
Figura 2.1.14 Banco de Reactores de 34.5 kV ............................................................................ 26 
Figura 3.1.1 Curva de capabilidad para aerogeneradores ........................................................... 29 
Figura 3.2.1 Vista en Planta Bahía de Alta Tensión 230 kV ......................................................... 32 
Figura 3.2.2 Vista en Corte Bahía de Alta Tensión 230 kV .......................................................... 34 
Figura 3.2.3 Placa de Datos y Diagrama Eléctrico del Transformador Principal .......................... 35 
Figura 3.2.4 Diagrama de Servicios Propios de la SE Elevadora ................................................ 37 
Figura 4.1.1 Vista en Planta Equipos de Compensación Reactiva .............................................. 40 
Figura 4.2.1 Diagrama Unifilar General Alta Tensión y Media Tensión ........................................ 41 
Figura 4.2.2 Diagrama Unifilar de tablero Metal Clad A ............................................................... 42 
Figura 4.2.3 Diagrama Unifilar de tablero Metal Clad B ............................................................... 42 
Figura 4.2.4 Diagrama Unifilar Barra A1 (idem a Barra B1) ......................................................... 43 
Figura 4.2.5 Diagrama Unifilar Barra A2 (idem a Barra B2) ......................................................... 43 
Figura 4.2.6 Diagrama Unifilar Barra A (idem a Barra B) ............................................................. 44 
Figura 4.3.1 Placa de datos del banco de capacitores de 5 Mvar ................................................ 45 
Figura 4.3.2 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores 
de 5 Mvar ............................................................................................................................... 45 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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Figura 4.3.3 Placa de datos del banco de capacitores de 6 Mvar ................................................ 45 
Figura 4.3.4 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores de 
6 Mvar .................................................................................................................................... 45 
Figura 4.3.5 Placa de datos del banco de capacitores de 1 Mvar ................................................ 46 
Figura 4.3.6 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores de 
1 Mvar .................................................................................................................................... 46 
Figura 4.3.7 Placa de datos del banco de capacitores de 1.5 Mvar ............................................. 46 
Figura 4.3.8 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores de 
1.5 Mvar ................................................................................................................................. 47 
Figura 4.3.9 Placa de datos del banco de capacitores de 5 Mvar ................................................ 47 
Figura 4.3.10 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores 
de 5 Mvar ............................................................................................................................... 47 
Figura 5.1.1 Respuesta del P.E. cubriendo el requerimiento de potencia reactiva sin equipo de 
compensación ........................................................................................................................ 49 
Figura 5.2.1 Respuesta del P.E. cubriendo el requerimiento de potencia reactiva con equipo de 
compensación ........................................................................................................................ 51 
Figura 5.2.2 S.E. Elevadora (izquierda) y Zona de Compensación Reactiva (derecha) construído 
por la empresa SESELEC en el Parque Eólico Amistad, Coahuila ......................................... 53 
 
 
 
Índice de Tablas 
Tabla 3.1.1 Especificaciones eléctricas generales de los aerogeneradores .................................. 28 
Tabla 3.1.2 Ejemplo de datos relevantes de la red colectora ......................................................... 30 
Tabla 3.2.1 Listado de Equipo Eléctrico de Alta Tensión ............................................................... 33 
Tabla 3.3.1 Parámetros eléctricos de la línea de transmisión - Tramo 1 ........................................ 38 
Tabla 3.3.2 Parámetros eléctricos de la línea de transmisión - Tramo 2 ........................................ 38 
Tabla 5.2.1 Capacidad mínima del equipo de compensación reactiva ........................................... 52 
 
 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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INTRODUCCIÓN 
La transición global que se lleva a cabo en años recientes de energías convencionales a 
energías renovables, ya sea por la falta de recursos naturales fósiles, por políticas 
medioambientales entorno al cambio climático o por intereses económicos, ha derivado en 
años recientes, específicamente en 2013, a una reforma en las leyes mexicanas que 
permitió la apertura a un nuevo mercado con la participación, no solo del estado, sino de 
empresas privadas en el negocio de la electricidad, mayormente en el proceso de 
generación, aprovechando las energías renovables principalmente la solar y eólica. 
Para interconectar estas nuevas centrales de generación a la red eléctrica nacional se debe 
cumplir con los requerimientos técnicos establecidos en el Código de Red [1], los cuales 
permiten la operación normal del sistema eléctrico. Para cumplir con estos parámetros, en 
la mayoría de las centrales de generación eólica, es necesario instalar equipos de 
Compensación de Potencia Reactiva, que es el tema central de este trabajo. 
En el primer apartado se plantean las dificultades y alternativas de solución que se podrían 
implementar para el cumplimiento legal del Código de Red. El apartado número dos 
describe los principales elementos que conforman una central de generación eólica, los 
requisitos técnicos para su interconexión a la red nacional y se indican las características 
principales de los equipos de compensación reactiva. 
Posteriormente se detalla el sistema eléctrico que conforma la central de generación eólica 
objeto de este estudio, indicando los principales elementos y configuración de los 
aerogeneradores, la red colectora de media tensión, el arreglo de la subestación elevadora 
y la línea de transmisión hasta el punto de interconexión denominado POI. En el capítulo 4 
se describen las características de los bancos de capacitores y reactores que en su conjunto 
forman el Sistema de Compensación Reactiva, para después hacer un análisis de los 
resultados que se obtienen al implementar este sistema a la central eléctrica y los trabajos 
futuros que pudieran llevarse a cabo. 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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CAPÍTULO 1. PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN 
 
1.1 Planteamiento del problema 
Unos de los principales retos que enfrenta el desarrollador de parques de generación por 
medio de la energía eólica es que los aerogeneradores, en la gran mayoría de los casos, 
no son capaces de proporcionar toda la potencia reactiva inductiva o capacitiva necesaria 
para poder cumplir con los parámetroseléctricos solicitados en el Código de Red Mexicano, 
ya sea por las características propias de la red o por los límites propios de la máquina, 
siendo necesario, entonces, la inclusión de equipos de compensación que aporten a la red 
la potencia reactiva faltante. 
El uso del STATCOM proporciona una solución con grandes ventajas técnicas ya que tiene 
la capacidad de aportar reactivos tanto capacitivos como inductivos y además tiene una 
respuesta rápida en el tiempo que alcanza los valores requeridos por el Código de Red. El 
inconveniente de este equipo es su elevado costo económico, que resulta en una inversión 
muy alta cuando el parque eólico opera gran parte del año a la mitad de su capacidad 
instalada. 
Una opción más conveniente en lo económico es la instalación de equipos de 
compensación convencionales, bancos de capacitores y bancos de reactores que 
proporcionan un valor fijo de potencia reactiva dejando un margen menor de aportación 
reactiva al aerogenerador de tal manera que éste se encarga de cumplir con la respuesta 
en tiempo solicitada por el Código de Red mientras que los equipos de compensación 
convencionales ayudan a cumplir con el F.P. requerido. 
Gran parte de la compensación reactiva necesaria depende de las características propias 
del parque, es decir, la capacidad que tienen los aerogeneradores, las características de la 
red colectora en media tensión, el transformador de potencia elevador y el diseño de la 
línea de transmisión. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
8 
 
En este trabajo se analizará la aportación de potencia reactiva requerida para el 
cumplimiento del código de red que finalmente impacta en el dimensionamiento de los 
bancos de capacitores o reactores requeridos para la integración de la central al Sistema 
Interconectado Nacional. 
 
1.2 Justificación 
La instalación de equipos de compensación convencionales, bancos de capacitores y 
bancos de reactores permite entregar un valor fijo de potencia reactiva dejando un margen 
menor de aportación reactiva al aerogenerador de tal manera que éste se encarga de 
cumplir con la respuesta en tiempo solicitada por el Código de Red mientras que los equipos 
de compensación convencionales ayudan a cumplir con el F.P. requerido. 
El dimensionamiento de los bancos de capacitores y reactores depende en gran medida de 
la capacitancia que aporta la red colectora en Media Tensión. Esta aportación depende del 
diseño mismo de la red, la cual puede ser aérea o subterránea. En este trabajo se estudiará 
la aportación de potencia reactiva que se tiene en la red colectora de media tensión en 
configuración aérea, que finalmente impacta en el dimensionamiento de los bancos de 
capacitores o reactores requeridos para cumplir el código de red mexicano. 
 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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1.3 Objetivos 
1.3.1 Objetivo general 
Analizar los resultados de compensación reactiva requeridos en el punto de interconexión 
con el Sistema Interconectado Nacional de un parque eólico formado por una red colectora 
en configuración aérea. 
1.3.2 Objetivos específicos 
• Determinar el valor de potencia reactiva que aporta la red colectora de media tensión 
en configuración aérea del parque eólico. 
• Determinar la capacidad de los Bancos de Capacitores y Reactores necesarios para 
cumplir el F.P. requerido en el Código de Red mexicano en el punto de interconexión 
al Sistema Interconectado Nacional (SIN). 
• Realizar un análisis general de los equipos de compensación reactiva necesarios 
para cumplir con el código de red cuando se tiene una red colectora aérea. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO 
 
2.1 Fundamentos 
2.1.1 Generación eólica 
El viento es una de las formas de energía más antiguas conocidas por el hombre; Se 
remonta más de 5000 años a Egipto, cuando se utilizaban veleros para el transporte. 
Aunque nadie sabe exactamente quién construyó el primer molino de viento, los 
arqueólogos descubrieron un jarrón chino que data del tercer milenio antes de Cristo con 
una pintura que se asemeja a un molino de viento. En el segundo milenio antes de Cristo, 
los babilonios usaban molinos de viento para el riego de cultivos. Fueron construidos como 
un sistema de puertas giratorias, similar a la máquina de viento de eje vertical que se usa 
actualmente. En el siglo XII, se construyeron molinos de viento en Europa para moler 
granos, bombear agua y aserrar bosques. También se usaron en Holanda para drenar 
tierras debajo del nivel del agua del río Rin [6]. 
Además de producir energía mecánica, los molinos de viento también se usaban para 
comunicarse con los vecinos al bloquear las velas del molino de viento en cierta disposición. 
Durante la Segunda Guerra Mundial, los holandeses solían colocar velas de molino de 
viento en ciertas posiciones para alertar al público de un posible ataque de sus enemigos. 
[6]. 
Hoy en día, los molinos de viento se utilizan principalmente para generar electricidad al 
convertir la energía cinética (KE) del viento en energía eléctrica. Estos tipos de molinos de 
viento se llaman turbinas eólicas. La primera turbina eólica fue construida por el inventor 
estadounidense Charles F. Brush en 1888. Era solo una máquina de 12 kW con una 
estructura muy grande. Debido a que la red eléctrica no llegaba a tierras agrícolas en los 
Estados Unidos hasta el segundo cuarto del siglo XX, los agricultores dependían de las 
turbinas eólicas para proveerse de energía eléctrica. [6]. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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El diseño y la operación de las turbinas eólicas han mejorado sustancialmente en las últimas 
dos décadas. El tamaño de las turbinas eólicas ha aumentado de unos pocos kilowatts a 
sistemas de una sola unidad de hasta 8 MW. 
En la era moderna, el viento se ha utilizado cada vez más para la producción de energía 
eléctrica. Solo en la primera década del siglo XXI, la producción de electricidad a partir de 
la energía eólica en todo el mundo ha aumentado ocho veces, una parte debido al costo de 
capital relativamente bajo y también al corto período de gestación en este tipo de proyectos. 
[4]. 
Hoy, la energía eólica es la fuente de energía de más rápido crecimiento. Actualmente, la 
energía eólica satisface las necesidades de electricidad de más de 35 millones de personas. 
De acuerdo con el Global Wind Energy Council (GWEC), en 2019, “las nuevas instalaciones 
mundiales de energía eólica superaron los 60 GW, un crecimiento del 19% en comparación 
con 2018, y elevaron la capacidad instalada total a 650 GW, un crecimiento del 10% en 
comparación con el año anterior. Las nuevas instalaciones en el mercado eólico terrestre 
alcanzaron 54,2 GW, mientras que el mercado eólico marino superó 6 GW, lo que 
representa el 10% de la nueva instalación global en 2019, el nivel más alto hasta ahora”. 
“Los cinco principales mercados del mundo en 2019 para nuevas instalaciones fueron 
China, Estados Unidos, Reino Unido, India y España, que juntos representaron el 70 por 
ciento de la instalación global el año pasado. En términos de instalaciones acumuladas, los 
cinco principales mercados a finales de 2019 se mantuvieron sin cambios. Esos mercados 
son: China, Estados Unidos, Alemania, India y España, que en conjunto representaron el 
72 por ciento de la instalación de energía eólica total del mundo” [4]. 
En México el primer Parque Eólico instalado fue el de La Venta, Oaxaca, puesto en marcha 
en 1994 mediante licitaciones de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). A partir de 
entonces Oaxaca se ha convertido en un lugar clave para el desarrollo de la energíaeólica 
gracias a sus buenas condiciones geográficas. 
De acuerdo con los datos del PRODESEN 2019 – 2033 (Programa de Ampliación y 
Modernización de la Red Nacional de Transmisión y Redes Generales de Distribución del 
Mercado Eléctrico Mayorista) emitido por la Secretaría de Energía, la capacidad efectiva 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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instalada en Centrales Eléctricas a diciembre de 2018 correspondiente a la CFE, 
Productores Independientes de Energía (PIE) y el resto de Permisionarios interconectados 
a la red del SEN alcanzó un valor de 70,053 MW, que representa un aumento de 3.1% con 
relación al 2017. En la Figura 2.1.1 se muestra este incremento de capacidad por tipo de 
tecnología, es decir, un aumento de 942 MW de generación eólica en este período. [3] 
 
Figura 2.1.1 Capacidad de generación efectiva instalada durante 2018 (MW) 
 
En la Figura 2.1.2 se observa la capacidad total instalada en el país por tipo de tecnología, 
la cual muestra que la generación eólica en México ha alcanzado el 6.8% que representa 
alrededor de 4,763 MW 
 
Figura 2.1.2 Capacidad efectiva instalada al 31 de diciembre de 2018 por tipo de tecnología (70,053 MW) 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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Así como el viento, tiene la capacidad de satisfacer las necesidades energéticas de 
regiones muy grandes, también es una fuente intermitente con disponibilidad e intensidad 
menos predecibles que otras fuentes de energía. Esta intermitencia es un inconveniente 
que limita en parte el uso de la energía eólica. 
 
2.1.2 El aerogenerador 
El aerogenerador (Wind Turbine Generator) o turbina eólica es una máquina que convierte 
la energía cinética (KE) del viento en energía eléctrica. El tamaño de un aerogenerador 
oscila entre 50 kW y hasta 8 MW. 
Existen diferentes tipos y clasificación de turbinas eólicas, pero el tipo más común es el de 
“eje horizontal” (Horizontal Axis Wind Turbine). Se compone de los siguientes elementos: 
• Una torre que mantiene las palas giratorias a una altura suficiente para aumentar la 
exposición de las palas al viento. Las turbinas eólicas más grandes, en el rango de 
megawatts, tienen sus torres a una altura de hasta 250 m sobre la base. 
• Palas o cuchillas giratorias que capturan la energía cinética (KE) del viento. 
Normalmente están hechas de poliéster reforzado con fibra de vidrio o material epoxi 
de madera. La longitud de las cuchillas giratorias varía de 5 a más de 60 m. Los 
sistemas modernos permiten que las palas cambien su ángulo con respecto al viento 
para maximizar su absorción del KE del viento y la mayoría de las turbinas eólicas 
tienen tres palas de rotor. 
• Un cubo que forma parte del eje de baja velocidad. Las palas están montadas en el 
cubo y tiene su propio sistema de engranajes y actuador para cambiar el ángulo de 
la pala con respecto a la dirección del viento. 
• Un mecanismo que permite que la caja de la carcasa (góndola) gire hasta que las 
palas estén perpendiculares a la dirección del viento, aumentando así la exposición 
de las palas al viento. 
• Una caja de engranajes que conecta las palas giratorias de baja velocidad al 
generador de alta velocidad. También se sirve como embrague. Esto se debe a que 
el generador funciona a altas velocidades. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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• Un generador eléctrico conectado al eje de alta velocidad de la caja de engranajes 
para convertir la energía mecánica de las palas giratorias en energía eléctrica. 
• Un controlador que integra la turbina eólica a la red pública y regula la energía 
generada. También protege la turbina contra condiciones severas como fallas en la 
red y tormentas de viento [8]. 
 
Figura 2.1.3 Componentes principales de un aerogenerador (WTG) del tipo eje horizontal (HAWT) 
 
2.1.3 Código de red mexicano 
El Código de Red es el documento de carácter legal emitido por la Comisión Reguladora 
de Energía (CRE) el cual contiene las “Disposiciones Administrativas de Carácter General 
que establecen los criterios de eficiencia, calidad, confiabilidad, continuidad, seguridad y 
sustentabilidad del Sistema Eléctrico Nacional”, con la finalidad de garantizar el suministro 
de energía eléctrica. 
A través de la resolución RES/151/2016, publicada el 8 de abril de 2016 en el Diario Oficial 
de la Federación (DOF), el Código de Red establece, a través de requerimientos técnicos 
mínimos, las obligaciones que deben cumplir todos los usuarios en el desarrollo de sus 
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PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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actividades, para asegurar la operación, desarrollo, acceso y uso del Sistema Eléctrico 
Nacional, en condiciones que promuevan la continuidad y calidad del suministro eléctrico. 
Para cada usuario del SEN, en función de la actividad específica que desarrolle, se 
establecen requerimientos técnicos particulares en el Código de Red. De esta forma, el 
documento contiene previsiones aplicables al Centro Nacional de Control de Energía 
(CENACE) como responsable de ejercer el control operativo del SEN y proponer 
anualmente el Programa de Ampliación y Modernización de la Red Nacional de Transmisión 
(RNT) y de las Redes Generales de Distribución (RGD) que pertenecen al Mercado 
Eléctrico Mayorista (MEM); a los Transportistas y Distribuidores, como responsables del 
control físico de la Red Nacional de Transmisión y las Redes Generales de Distribución; y 
a las Centrales Eléctricas y Centros de Carga, como usuarios interconectados o conectados 
que hacen uso del SEN [1]. 
 
Figura 2.1.4 Diagrama P-Q/Pmáx de una Central Eléctrica Asíncrona tipo C o D 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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Figura 2.1.5 Diagrama V-Q/Pmáx de una Central Eléctrica Asíncrona tipo C o D 
 
A continuación, se explican los principales elementos que intervienen en una central de 
generación eólica y sus características generales. No se pretende dar un detalle exhaustivo 
de cada uno ya que existe una basta bibliografía dentro del campo de la electricidad. 
 
2.1.4 Sistema colector en media tensión 
El sistema para colectar la energía que proporcionan los aerogeneradores está constituido 
por una red aérea de media tensión. En México, el diseño y construcción de las redes de 
distribución se encuentra bien definido en base a las normas de diseño de la Comisión 
Federal de Electricidad [10]. 
Esta red consta de estructuras formadas con postes de concreto reforzado, herrajes 
metálicos, aisladores y conductores tipo ACSR de diferentes calibres. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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Determinado número de aerogeneradores se agrupan por medio de la red aérea formando 
un circuito colector el cual se hace llegar hasta la subestación elevadora. Los diferentes 
circuitos colectores se interconectan por medio de un tablero de media tensión tipo Metal 
Clad el cual contiene los elementos de conexión, desconexión y protección de cada circuito. 
 
2.1.5 Subestación elevadora 
Una subestación es un conjunto de dispositivos eléctricos que forman parte de un sistema 
eléctrico de potencia y se encarga de transformar tensiones y derivar circuitos de potencia. 
Los principales elementos que la componen se describen a continuación: 
• TRANSFORMADOR DE POTENCIA 
Un transformador es una máquina eléctrica que eleva o reduce la magnitud de tensión 
eléctrica. Está formado por tres partes principales: Parte activa: Núcleo, bobinas, cambiador 
de derivaciones y bastidor. Parte pasiva: Comprende el tanque que aloja la parte activa y 
se utiliza en transformadores cuya parte activa está sumergida en líquidos. Accesorios:Son 
todas las partes y dispositivos que ayudan en la operación y facilitan el mantenimiento de 
este [6]. 
 
Figura 2.1.6 Transformador de Potencia 180 MVA, 400-34.5/34.5 kV 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
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• INTERRUPTORES DE POTENCIA 
Los interruptores de potencia son dispositivos destinados al cierre y apertura de los circuitos 
bajo condiciones de carga, en vacío y en condiciones de falla. Asimismo, permite insertar o 
retirar equipos y máquinas, líneas aéreas o cables de un circuito energizado. 
En condiciones de falla, el interruptor debe ser capaz de interrumpir corrientes de corto 
circuito del orden de kiloamperes y, en consecuencia, soportar los esfuerzos térmicos y 
dinámicos a que es sometido para poder librar la contingencia. 
Los interruptores pueden cerrar o abrir en forma manual o automática por medio de 
relevadores, los cuales monitorean las condiciones de la red. La interrupción del arco puede 
llevarse a cabo por medio de Aceite, Vacío, Hexafloruro de azufre (SF6), Soplo de aire, 
Soplo de aire-magnético. 
Asimismo, tienen un mecanismo de almacenamiento de energía que le permite cerrar hasta 
cinco veces antes de que la energía sea interrumpida completamente; este mecanismo 
puede ser: Neumático, Hidráulico, Neumático-hidráulico, Mecanismo de resorte 
Debido a las funciones tan importantes que desempeña, es uno de los dispositivos del 
esquema de protección más importante en los sistemas eléctricos [6]. 
 
Figura 2.1.7 Pruebas eléctricas a Interruptor en SF6, 400 kV 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
19 
 
 
• SECCIONADORES 
Dispositivos que sirven para conectar y desconectar los elementos de una instalación 
eléctrica en caso de tener que realizar maniobras de operación o bien para darles 
mantenimiento. 
Las cuchillas, a diferencia de un interruptor, no pueden abrir circuitos cuando está fluyendo 
corriente a través de ellas (operan sin carga), siempre debe abrirse primero el interruptor 
correspondiente [6]. 
De acuerdo a su tipo de construcción, las cuchillas pueden ser de tipo: 
a) Horizontal 
b) Horizontal invertida 
c) Vertical 
d) Pantógrafo 
 
 
Figura 2.1.8 Cuchilla Seccionadora Apertura Vertical, Montaje Horizontal de 115 kV 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
20 
 
• TRANSFORMADOR DE CORRIENTE 
Transforman la corriente, es decir, toman la corriente de la línea y la reducen a un nivel 
seguro y medible. En un transformador de corriente, en condiciones normales de operación, 
la corriente del secundario es directamente proporcional a la del primario y está en fase con 
ella. Los transformadores de corriente pueden ser de medición, de protección o mixtos. 
Los TC’s se clasifican en función de su uso: Para medición o para protección [6]. 
 
Figura 2.1.9 Transformador de Corriente Tipo Pedestal 
 
• TRANSFORMADOR DE POTENCIAL 
Son de tipo inductivo y tienen como función principal reducir los valores de tensión del 
sistema a valores suficientemente bajos para alimentar a equipos de protección, control y 
medición. En consecuencia, el transformador debe ser muy exacto para que no distorsione 
los verdaderos valores de tensión. [6]. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
21 
 
 
Figura 2.1.10 Transformador de Potencial Inductivo con recubrimiento elastomérico para zonas de alta contaminación 
 
• TRANSFORMADORES DE ATERRIZAJE 
Los transformadores de aterrizaje se usan algunas veces en sistemas que están aislados 
o que tienen conexiones a tierra de alta impedancia. Estas unidades sirven como fuente de 
corrientes de secuencia cero para polarizar relevadores de tierra y para limitar sobre 
voltajes. Estos transformadores deben tener alguna conexión a tierra, y esto usualmente es 
a través de algún tipo de conexión en Y. Como componente de sistema el transformador de 
aterrizaje no lleva carga y no afecta el comportamiento normal del sistema. Cuando ocurren 
desbalances, el transformador de aterrizaje proporciona una impedancia pequeña de red 
de secuencia cero. Se usan dos clases de transformadores de aterrizaje, los diseños Y-D , 
y el diseño Zig-Zag [9]. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
22 
 
 
Figura 2.1.11 Transformador de Aterrizaje tipo Zig-Zag en 34.5 kV 
 
• APARTARRAYOS 
Dispositivos eléctricos que limitan la magnitud de las sobretensiones originadas por 
descargas atmosféricas u operación de interruptores y conducen a tierra las corrientes 
producidas por estas sobretensiones. Los apartarrayos se dividen en tres grupos: cuernos 
de arqueo, apartarrayos autovalvulares y apartarrayos de óxidos metálicos. Actualmente 
éstos últimos son los más utilizados. 
Los apartarrayos tipo autovalvular están formados por un entrehierro y una resistencia no 
lineal. El entrehierro descarga las corrientes transitorias a tierra con una tensión de 
descarga baja; la resistencia presenta una alta impedancia a la corriente que sigue a la 
transitoria. 
Durante una sobretensión debida a descargas atmosféricas, la corriente de descarga 
alcanza niveles de miles de amperes, disminuyendo posteriormente a cientos de amperes 
una vez disipada la sobretensión. Los entrehierros del apartarrayos deben interrumpir esa 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
23 
 
corriente posterior y permanecer bloqueados ante cualquier sobretensión momentánea que 
permanezca en las terminales del apartarrayos. 
Durante una sobretensión, la resistencia presenta poca oposición y la corriente transitoria 
fluye libremente. 
Los apartarrayos de óxidos de zinc. Es un dispositivo de protección para sobretensiones 
basado en las propiedades semiconductoras de los óxidos metálicos, como el óxido de zinc 
(ZnO). Tiene mejores características de no linealidad que el carburo de silicio, debido a ello 
y a sus bajas pérdidas a tensiones nominales, ha sido posible no utilizar entrehierro, 
permitiendo así reducir el tamaño de estos equipos y en consecuencia su peso. 
Debido a su característica tensión-corriente, este apartarrayos descarga únicamente a un 
valor de corriente predeterminado, mejorando el nivel de protección del sistema. 
Es importante considerar su temperatura de operación, ya que su comportamiento es 
sensible a la temperatura; a medida que la temperatura ambiente se eleva, la energía que 
debe disipar el apartarrayos se incrementa, provocando que la corriente que circula a través 
de éste se eleve, incrementando nuevamente la temperatura y, por consiguiente, un 
calentamiento en el equipo. Por ello el apartarrayos nunca debe trabajar por arriba de su 
capacidad térmica, de lo contrario puede fallar [6]. 
 
Figura 2.1.12 Apartarrayos de Óxidos de Metálicos ubicado junto a un TRP de 400 kV 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
24 
 
 
2.1.6 Línea de transmisión y punto de interconexión 
La línea de transmisión es el elemento más común de los que conforman las redes 
eléctricas. En conjunto, estos elementos constituyen las arterias a través de las cuales fluye 
la energía eléctrica desde centros de generación hasta los centros de consumo. La 
transmisión de esta energía puede realizarse ya sea por corriente alterna (c.a.) o directa 
(c.d.), y dependiendo del nivel de voltaje al cual se realiza la transmisión de energía 
eléctrica, se tiene clasificadas a las redes en tres categorías: transmisión, subtransmisión y 
distribución [6]. 
En México y otros países, los niveles de voltajes mayores de 115 kV son considerados 
como de transmisión. Cuando se opera con voltajes de 34 hasta 115 kV se dice que la redes de subtransmisión. Por último, niveles de tensión menores a 34 kV están relacionados 
con redes de distribución [3]. 
Además, excepto en pocas situaciones, la transmisión de energía eléctrica es aérea, de 
modo que, como se mencionó anteriormente, el aislante común entre conductores es el aire 
circundante, además de que los dispositivos de generación y de transporte se diseñan para 
que operen con corriente alterna trifásica [6]. 
 
2.1.7 Compensación de potencia reactiva 
2.1.7.1 Bancos de capacitores 
Los capacitores instalados en grupos son llamados bancos, los cuales se utilizan en 
instalaciones industriales y de potencia. Los bancos de capacitores pueden ser conectados 
en delta, estrella sólidamente aterrizada o flotante, doble estrella sólidamente aterrizada o 
flotante. La conexión delta se encuentra en sistemas de baja tensión y se determina 
generalmente por razones económicas. 
Las conexiones en estrella y doble estrella sólidamente aterrizada se aplican sólo en 
sistemas eléctricos de potencia multiaterrizados y en todos los niveles de tensión, en este 
caso las armónicas triples existentes (de secuencia cero) fluyen por los circuitos de neutro 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
25 
 
o de retorno a tierra y pueden causar problemas de interferencia telefónica o en los circuitos 
de control, la ventaja es que se presentan sobretensiones transitorias menores que en la 
conexión flotante. La conexión estrella y doble estrella flotante se aplica en cualquier 
sistema (multiaterrizado o flotante). 
Por lo general, los bancos de capacitores de alta tensión se conectan en estrella con neutro 
flotante, de esta manera se evita la circulación de corrientes armónicas triples que pueden 
dañar los capacitores. 
La instalación de capacitores en los sistemas eléctricos tiene por objeto suministrar potencia 
reactiva y mejorar el bajo factor de potencia, logrando con esto reducir el flujo de potencia 
reactiva en líneas y equipos y con ello incrementar la capacidad de carga en los 
transformadores, líneas y generadores; así como la de regular la tensión de suministro [9]. 
 
Figura 2.1.13 Banco de Capacitores Convencional de 34.5 kV 
 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
26 
 
2.1.7.2 Bancos de reactores 
Los reactores son bobinas con diversas funciones. Cuando se conectan en serie limitan la 
corriente de corto circuito para poder disminuir la capacidad interruptiva de interruptores y 
en paralelo o derivación absorben potencia reactiva (líneas largas en demanda mínima). 
En subestaciones, los reactores se colocan en el neutro de los bancos de transformadores 
para limitar la corriente de corto circuito monofásica. 
Según su capacidad, los reactores pueden ser de tipo seco para potencias reactivas 
pequeñas o del tipo sumergido para potencias elevadas [9]. 
 
 
Figura 2.1.14 Banco de Reactores de 34.5 kV 
 
 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
27 
 
CAPÍTULO 3. CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA 
 
3.1 Parque eólico 
El parque eólico tiene el siguiente esquema: 
• Se tienen en total 60 aerogeneradores que operan en 690 V, que mediante los 
transformadores elevadores de 0.69/34.5 kV de 5.5 MVA entregan potencia a los 
circuitos colectores. 
• Los circuitos colectores se enlazan a dos barras colectoras de 34.5 kV y a su vez 
estas con la red de transmisión mediante un transformador elevador de 
34.5/34.5/230 kV de 210/265 MVA (ONAN/ONAF). 
• Distribuidos en las dos barras (B-01 y B-02) se tienen diecinueve circuitos colectores, 
cada uno tiene la siguiente cantidad de aerogeneradores: 
Barra 01 
Circuito 1-Parque A 3 aerogeneradores 
Circuito 2- Parque A 4 aerogeneradores 
Circuito 3- Parque A 5 aerogeneradores 
Circuito 4- Parque A 4 aerogeneradores 
Circuito 5- Parque A 4 aerogeneradores 
Circuito 6- Parque A 4 aerogeneradores 
Circuito 9- Parque B 3 aerogeneradores 
Circuito 10- Parque B 3 aerogeneradores 
Barra 02 
Circuito 1- Parque B 2 aerogeneradores 
Circuito 2- Parque B 2 aerogeneradores 
Circuito 3- Parque B 2 aerogeneradores 
Circuito 4- Parque B 3 aerogeneradores 
Circuito 5- Parque B 3 aerogeneradores 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
28 
 
Circuito 6- Parque B 3 aerogeneradores 
Circuito 7- Parque B 4 aerogeneradores 
Circuito 8- Parque B 4 aerogeneradores 
Circuito 11- Parque B 2 aerogeneradores 
Circuito 12- Parque B 3 aerogeneradores 
Circuito 13- Parque B 2 aerogeneradores 
Asimismo, el Parque eólico A y B esta interconectado con la red de la compañía 
suministradora (CFE), a través del transformador elevador y la línea de transmisión en un 
nivel de tensión de 230 kV [5]. 
 
3.1.1 Aerogeneradores 
Los aerogeneradores empleados son máquinas de inducción trifásicas doblemente 
alimentadas y cuentan con las características principales que se muestran en la Tabla 3.1.1 
[5]. 
Tabla 3.1.1 Especificaciones eléctricas generales de los aerogeneradores 
 
El modelo del aerogenerador empleado para el parque eólico es el “SG 4.5 145”, los cuales 
operan con una potencia nominal de 4.5 MW. Los límites de producción de potencia reactiva 
de los aerogeneradores se tomaron en cuenta de acuerdo con su curva límite de operacipon 
(curva de capabilidad); que a su vez depende de la tensión en terminales del 
aerogenerador. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
29 
 
La curva de capabilidad de los aerogeneradores se delimita por el polígono mostrado en la 
Fig. 3.1.1, siempre que el aerogenerador se encuentre en funcionamiento con una tensión 
en un rango de 0.95-1.12 p.u. en terminales. 
Fuera del rango de tensión de 0.95-1.12 p.u, la potencia reactiva de los aerogeneradores 
es limitada de acuerdo con la tensión de la red en el lado de baja del transformador 
elevador, así mismo, los aerogeneradores pueden proveer potencia reactiva en condiciones 
de “no viento” operando bajo el modo “QWP0”. 
 
Figura 3.1.1 Curva de capabilidad para aerogeneradores 
 
3.1.2 Transformadores elevadores 
Los transformadores elevadores de cada aerogenerador son de las siguientes 
consideraciones: Tensión nominal 34.5 kV, capacidad de 0.69/34.5 kV de 5.5 MVA de 
acuerdo con la referencia del fabricante. Asimismo, se considera que estos operan en el 
tap nominal. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
30 
 
3.1.3 Circuitos colectores aéreos 
Los circuitos colectores están formados por una red aérea de media tensión con conductor 
ACSR de diferentes calibres. En la siguiente tabla se muestra un ejemplo de los parámetros 
más relevantes de todas las secciones que conforman el circuito colector 1, 2 y 3 de media 
tensión aéreo en 34.5 kV. Para los conductores tipo ASCR se considera un arreglo aéreo 
con un hilo de guarda AAS 7#8 [5]. 
Tabla 3.1.2 Ejemplo de datos relevantes de la red colectora 
 Impedancia de Sec. 
(+) 
Impedancia de Sec. 
(0) Longitud Tramo Circuito Calibre C/F R1 X1 C1 R0 X0 C0 
 km Ω Ω µF Ω Ω µF 
Cable_WTG-301 Circuito 1 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-302 Circuito 1 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-303 Circuito 1 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
CableSub_WTG-301 Circuito 1 4/0 AWG 1 0.068 0.01799 0.01036 0.01005 0.09524 0.10285 0.01005 
CableSub_WTG-302 Circuito 1 4/0 AWG 1 0.075 0.01985 0.01142 0.01109 0.10504 0.11344 0.01109 
CableSub_WTG-303 Circuito 1 4/0 AWG 1 0.092 0.02434 0.01401 0.01360 0.12885 0.13915 0.01360 
Alim. WTG-303 a AM3-
B01 
Subterráneo Circuito 1 1000 kCM 1 0.163 0.00942 0.01946 0.03980 0.18939 0.15840 0.03980 
Aéreo Circuito1 477 ACSR 1 3.623 0.43163 1.39645 0.04146 2.07960 5.59811 0.02022 
Alim. WTG-303 a WTG-302 Circuito 1 266 ACSR 1 0.382 0.08180 0.15560 0.00412 0.25556 0.59862 0.00207 
Alim. WTG-302 a WTG-301 Circuito 1I 266 ACSR 1 0.382 0.08180 0.15560 0.00412 0.25556 0.59862 0.00207 
Cable_WTG-304 Circuito 2 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-305 Circuito 2 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-306 Circuito 2 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-313 Circuito 2 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
CableSub_WTG-304 Circuito 2 4/0 AWG 1 0.234 0.06192 0.03564 0.03459 0.32774 0.35394 0.03459 
CableSub_WTG-305 Circuito 2 4/0 AWG 1 0.081 0.02143 0.01234 0.01197 0.11345 0.12252 0.01197 
CableSub_WTG-306 Circuito 2 4/0 AWG 1 0.124 0.03281 0.01889 0.01833 0.17367 0.18756 0.01833 
CableSub_WTG-313 Circuito 2 4/0 AWG 1 0.07 0.01852 0.01066 0.01035 0.09804 0.10588 0.01035 
Alim. WTG-313 a AM3-
B01 
Subterráneo Circuito 2 1000 kCM 1 0.163 0.00942 0.01946 0.03980 0.18939 0.15840 0.03980 
Aéreo Circuito 2 477 ACSR 1 1.615 0.19240 0.62249 0.01848 0.92701 2.49543 0.00901 
Alim. WTG-313 a WTG-306 Circuito 2 477 ACSR 1 0.727 0.08661 0.28022 0.00832 0.41730 1.12333 0.00406 
Alim. WTG-306 a WTG-305 Circuito 2 266 ACSR 1 0.391 0.08373 0.15927 0.00422 0.26158 0.61272 0.00212 
Alim. WTG-305 a WTG-304 Circuito 2 266 ACSR 1 0.327 0.07002 0.13320 0.00353 0.21876 0.51243 0.00177 
Cable_WTG-319 Circuito 3 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-318 Circuito 3 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-317 Circuito 3 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-316 Circuito 3 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
Cable_WTG-315 Circuito 3 35 mm2 1 0.135 0.04689 0.01124 0.01560 0.04689 0.01124 0.01560 
CableSub_WTG-319 Circuito 3 4/0 AWG 1 0.131 0.03466 0.01995 0.01936 0.18348 0.19814 0.01936 
CableSub_WTG-318 Circuito 3 4/0 AWG 1 0.083 0.02196 0.01264 0.01227 0.11625 0.12554 0.01227 
CableSub_WTG-317 Circuito 3 4/0 AWG 1 0.087 0.02302 0.01325 0.01286 0.12185 0.13159 0.01286 
CableSub_WTG-316 Circuito 3 4/0 AWG 1 0.08 0.02117 0.01219 0.01182 0.11205 0.12100 0.01182 
CableSub_WTG-315 Circuito 3 4/0 AWG 1 0.069 0.01826 0.01051 0.01020 0.09664 0.10437 0.01020 
Alim. WTG-315 a AM3-
B01 
Subterráneo Circuito 3 1250 kCM 1 0.163 0.00769 0.01906 0.04098 0.14666 0.07310 0.04098 
Aéreo Circuito 3 477 ACSR 1 0.783 0.09328 0.30180 0.00896 0.44944 1.20986 0.00437 
Alim. WTG-315 a WTG-316 Circuito 3 477 ACSR 1 0.385 0.04587 0.14839 0.00441 0.22099 0.59489 0.00215 
Alim. WTG-316 a WTG-317 Circuito 3 477 ACSR 1 0.405 0.04825 0.15610 0.00463 0.23247 0.62579 0.00226 
Alim. WTG-317 a WTG-318 Circuito 3 266 ACSR 1 0.466 0.09979 0.18982 0.00503 0.31175 0.73025 0.00253 
Alim. WTG-318 a WTG-319 Circuito 3 266 ACSR 1 0.476 0.10193 0.19389 0.00514 0.31844 0.74592 0.00258 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
31 
 
 
3.2 Subestación Elevadora 
3.2.1 Bahía de Alta Tensión 230 kV 
La subestación eléctrica elevadora está formada por una bahía en configuración radial 
Línea – Transformador, la cual consta de un marco de remate para la llegada de los 
conductores de la línea de transmisión en 230 kV y la interconexión de los equipos primarios 
que integran la bahía en un área aproximada de 1250 m2. No es el propósito de este 
documento definir y/o describir a detalle todas las características eléctricas de cada uno de 
los elementos de la subestación, sino únicamente dar una descripción para conocer de qué 
manera se encuentran interconectados los equipos. Los principales parámetros del equipo 
primario se muestran en la Tabla 3.2.1 
Tres apartarrayos de óxidos metálicos, uno por cada fase, son los primeros equipos que se 
encuentran conectados en la bahía, cuya función es proteger la instalación ante descargas 
atmosféricas que pudieran incidir en la LT directa o indirectamente. 
Como medio de seccionamiento para propósitos de mantenimiento o maniobra en la 
subestación se tiene un juego de cuchillas del tipo doble apertura lateral operación tripolar 
en grupo, motorizadas, con cuchilla de puesta a tierra de operación manual en grupo. 
Para obtener los parámetros de voltaje y corriente se tiene transformadores de instrumento, 
es decir tres transformadores de potencial monofásicos del tipo inductivos para 
proporcionar las señales de voltaje y tres transformadores de corriente monofásicos para 
proporcionar las señales de corriente a los relevadores de protección y equipos de 
medición. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
32 
 
 
Figura 3.2.1 Vista en Planta Bahía de Alta Tensión 230 kV 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
33 
 
Tabla 3.2.1 Listado de Equipo Eléctrico de Alta Tensión 
 
 
3.2.2 Transformador Principal de Potencia 
De todos los elementos que conforman la subestación eléctrica, uno de los equipos más 
importantes es el transformador de potencia, tanto por su función como por el costo que 
representa en términos económicos de un proyecto. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
34 
 
 
Figura 3.2.2 Vista en Corte Bahía de Alta Tensión 230 kV 
El transformador elevador está formado por un devanado de alta tensión conectado en 
estrella aterrizada sólidamente y dos devanados de media tensión en delta cuya referencia 
a tierra se realiza por medio de un transformador tipo zig-zag en cada secundario. 
La razón principal de tener dos devanados en el lado de media tensión obedece a que la 
suma de la corriente de todos los circuitos colectores es muy elevada, mayor a los 4000 A, 
lo cual representa una dificultad en el mercado para la fabricación de equipos eléctricos con 
dicha capacidad. 
• El transformador de potencia (de 3 devanados) que conecta el sistema del Parque 
Eólico A y B a la red en 230 kV con una capacidad de 34.5/34.5/230 kV de 210/265 
MVA. Este transformador cuenta con un cambiador automático de taps (OLTC) en el 
devanado primario, el cual ayuda a regular la tensión en los niveles de 34.5 kV. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
35 
 
 
Figura 3.2.3 Placa de Datos y Diagrama Eléctrico del Transformador Principal 
 
3.2.3 Media tensión 34.5 kV 
La energía proveniente de los circuitos colectores se recibe en la subestación por medio de 
dos tableros de media tensión formado por celdas con aislamiento en SF6, tensión nominal 
de 34.5 kV y barras de 2500 A. 
La distribución de celdas y tableros es la siguiente: 
Barra 01: 
• 1 Celda para acometida de transformador principal 
• 1 Celda para TP’s de medición 
• 1 Celda para transformador de servicios propios 
• 6 Celdas para la circuito colector proveniente del parque eólico 
• 2 Celdas para circuito colector disponible 
• 3 Celdas para equipos de compensación reactiva 
Barra 02: 
• 1 Celda para acometida de transformador principal 
• 1 Celda para TP’s de medición 
• 1 Celda para transformador de servicios propios 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
36 
 
• 12 Celdas para la circuito colector proveniente del parque eólico 
• 3 Celdas para equipos de compensación reactiva 
Cada una de las celdas de acometida, se interconecta al transformador de potencia 
principal por medio de cables de energía, con aislamiento XLP, 34.5 kV, conductor de cobre 
calibre 1250 kCM en un arreglo de 4 conductores por fase. 
En el mismo punto de interconexión entre los cables de energía y las boquillas de cada 
devanado secundariodel TRP se encuentra conectado un reactor tipo zig – zag para tener 
una referencia de puesta a tierra ya que, como se ha mencionado, los devanados 
secundarios se encuentran en conexión delta. 
3.2.4 Servicios Propios 
Para proporcionar energía eléctrica a las propias instalaciones y equipos de la subestación 
se han instalado dos transformadores tipo pedestal con capacidad de 300 kVA, 34.5-
0.22/0.127 kV, conectados a cada una de las barras de media tensión y por tanto a cada 
secundario del transformador principal. El primer transformador de servicios propios tendrá 
la función de fuente principal y ante la falta de éste se tiene el segundo transformador como 
segunda fuente de energía. En caso de que por alguna causa ambos transformadores 
queden fuera de operación se tiene una tercera fuente como respaldo por medio de un 
generador diesel de emergencia. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
37 
 
. 
Figura 3.2.4 Diagrama de Servicios Propios de la SE Elevadora 
La conexión a una u otra fuente de energía se realiza por medio de un tablero de 
transferencia automática el cual a su vez se interconecta a tableros principales que 
distribuyen la energía hacia los distintos circuitos derivados de fuerza, accionamiento motriz 
de equipos, alumbrado, aire acondicionado, etc. 
Los equipos de protección, control, medición y comunicaciones son alimentados mediante 
corriente directa proporcionada por 2 bancos de baterías en un nivel de 125 VCD. 
 
3.3 Línea de transmisión 
La línea de transmisión de 230 kV que enlaza el sistema eléctrico del Parque Eólico A y B 
en la subestación con la red de transmisión de CFE está formada por: 
• Dos conductores por fase de 1113 ACSR 
• Dos hilos de guarda 
o Un conductor OPGW 
o Un conductor 7#8 
• Las configuraciones de torre empleadas son estructuras normalizadas de 
CFE: 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
38 
 
o 4BC1 con 5 estructuras 
o 4YCR1 con 10 estructuras 
o 2Z22 estructura existente 
• Las torres se encuentran distribuidas conforme al plano de proyecto de Líneas 
de Transmisión [5]. 
• La longitud de la línea es de 6.27 km en su primer tramo. 
Los parámetros la línea bajo las consideraciones anteriores se observan en la siguiente 
tabla: 
Tabla 3.3.1 Parámetros eléctricos de la línea de transmisión - Tramo 1 
 
Tensión 
 
Impedancia de Sec. (+) Impedancia de Sec. (0) 
Tramo Calibre 
Nominal 
Longitud 
R1 X1 C1 R0 X0 C0 
 
kV km Ω Ω µF Ω Ω µF 
LT TRAMO 1 1113 kCM 230 6.265 0.17520 2.43974 0.07009 1.75066 6.02940 0.04449 
 
Asimismo, la línea de transmisión se entronca a una línea de dos circuitos, en donde por 
un circuito se transmite la potencia de un parque eólico adyacente existente y por el otro se 
transmite la potencia del Parque Eólico A y B. Las impedancias de la línea de transmisión, 
considerando el acoplamiento magnético con la línea existente se muestran en la siguiente 
tabla: 
Tabla 3.3.2 Parámetros eléctricos de la línea de transmisión - Tramo 2 
 
Tensión 
 
Impedancia de Sec. (+) Impedancia de Sec. (0) 
Tramo Calibre 
Nominal 
Longitud 
R1 X1 C1 R0 X0 C0 
 
kV km Ω Ω µF Ω Ω µF 
LT TRAMO 2 1113 kCM 230 92.125 2.42441 32.70810 1.14001 20.09700 88.93973 0.65973 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
39 
 
 
CAPÍTULO 4. DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN 
REACTIVA 
Para realizar el diseño de un sistema de compensación reactiva, primero es necesario 
determinar la cantidad de equipos de compensación mediante un análisis en estado estable 
de la curva de capabilidad del Parque Eólico incluyendo todos los elementos que integran 
la planta, es decir, aerogeneradores, circuitos colectores, transformador elevador y equipos 
que forman la subestación, así mismo la línea de transmisión en alta tensión, como se 
muestran en el capítulo 5 de este documento. 
A continuación, se describen los elementos que componen el sistema de compensación 
reactiva representando su disposición física y diagrama unifilar. 
4.1 Arreglo General 
El arreglo y disposición de los elementos que comprenden la compensación reactiva es del 
tipo intemperie formado por tres barras tubulares para los equipos que corresponden al 
parque eólico A y tres barras tubulares para los equipos que corresponden al parque eólico 
B. 
Cada una de las barras pertenece a un circuito de compensación destinado en el tablero 
tipo Metal Clad, y de estas barras se deriva uno o más equipos eléctricos, ya sea banco de 
capacitores o reactor. Para tener una clara identificación de todos los equipos se ha 
designado a las barras tubulares de la siguiente manera: 
• Barra A1 y B1: Proviene de la celda metal clad A1 y de ella derivan los siguientes 
equipos 
- Banco de capacitores BC-1, BC-2 y BC-3 
• Barra A2 y B2: Proviene de la celda metal clad A2 y de ella derivan los siguientes 
equipos 
- Banco de capacitores BC-4 y BC-5 
• Barra A y B: Proviene de la celda metal clad A y de ella derivan los siguientes equipos 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
40 
 
- Filtro H2, H3 y H5 
 
La disposición mostrada en la Figura 4.1.1 considera la separación y distancias de 
seguridad requeridas para un nivel de tensión de 34.5 kV, así como los requerimientos para 
maniobras de montaje y mantenimiento en un área aproximada de 3100 m2: 
 
Figura 4.1.1 Vista en Planta Equipos de Compensación Reactiva 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
41 
 
 
4.2 Diagrama Unifilar 
El diagrama unifilar general muestra los siguientes conceptos: 
• Interconexión del equipo primario: transformador de potencia, interruptores, cuchillas 
desconectadoras, transformadores de corriente y transformadores de potencial, 
apartarrayos, interruptores de media tensión, etc. 
• Cantidad de equipos eléctricos por nivel de tensión. 
• Nomenclatura de interruptores y cuchillas destino de la línea tanto en 230 kV como 
en 34.5 kV. 
• Relaciones de transformación, polaridades, cantidad de devanados secundarios y 
conexiones del secundario de los transformadores de corriente y transformadores de 
potencial. 
 
Figura 4.2.1 Diagrama Unifilar General Alta Tensión y Media Tensión 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
42 
 
 
 
 
Figura 4.2.2 Diagrama Unifilar de tablero Metal Clad A 
 
 
 
Figura 4.2.3 Diagrama Unifilar de tablero Metal Clad B 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
43 
 
 
Figura 4.2.4 Diagrama Unifilar Barra A1 (idem a Barra B1) 
 
 
Figura 4.2.5 Diagrama Unifilar Barra A2 (idem a Barra B2) 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
44 
 
 
 
Figura 4.2.6 Diagrama Unifilar Barra A (idem a Barra B) 
 
 
4.3 Equipos de compensación reactiva 
El sistema de compensación reactiva está formado por los siguientes elementos: 
• Tres filtros armónicos sintonizados en la 10ª componente armónica de 5 Mvar cada 
uno formada por un banco de capacitores y un reactor de las características 
indicadas en la Fig. 4.3.1 y 4.3.2. 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
45 
 
 
Figura 4.3.1 Placa de datos del banco de capacitores de 5 Mvar 
 
 
Figura 4.3.2 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el 
banco de capacitores de 5 Mvar 
 
• Dos filtros armónicos sintonizados en la 10ª componente armónica de 6 Mvar, cada 
uno formada por un banco de capacitores y un reactor de las características 
indicadas en la Fig. 4.3.3 y 4.3.4. 
 
Figura 4.3.3 Placa de datos del banco de capacitoresde 6 Mvar 
 
 
Figura 4.3.4 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores de 6 Mvar 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
46 
 
 
 
• Un filtro armónico sintonizado en la 2ª componente armónica de 1 Mvar, cada uno 
formada por un banco de capacitores y un reactor de las características indicadas 
en la Fig. 4.3.5 y 4.3.6. 
 
Figura 4.3.5 Placa de datos del banco de capacitores de 1 Mvar 
 
 
Figura 4.3.6 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores de 1 Mvar 
 
• Un filtro armónico sintonizado en la 3ª componente armónica de 1.5 Mvar, cada uno 
formada por un banco de capacitores y un reactor de las características indicadas 
en la Fig. 4.3.7 y 4.3.8. 
 
Figura 4.3.7 Placa de datos del banco de capacitores de 1.5 Mvar 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
47 
 
 
Figura 4.3.8 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores de 1.5 Mvar 
 
 
• Un filtro armónico de segundo orden sintonizado en la 5ª componente armónica de 
5 Mvar, cada uno formada por un banco de capacitores y un reactor de las 
características indicadas en la Fig. 4.3.9 y 4.3.10. 
 
Figura 4.3.9 Placa de datos del banco de capacitores de 5 Mvar 
 
 
Figura 4.3.10 Parámetros eléctricos del reactor conectado en serie con el banco de capacitores de 5 Mvar 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
48 
 
 
CAPÍTULO 5. RESULTADOS OBTENIDOS 
 
5.1 Resultados sin equipo de compensación reactiva 
Para determinar el requerimiento y capacidad de los equipos de compensación reactiva, es 
necesario realizar un análisis de flujos de potencia en estado estable con herramientas 
computacionales de los elementos que conforman la central eléctrica, variando algunos 
parámetros con el objetivo de ver su comportamiento; es decir, variando la tensión en el 
Punto de Interconexión (POI), la potencia de generación de los aerogeneradores y la 
consigna de factor de potencia en el POI se obtienen los valores de potencia reactiva 
necesarios para cumplir con el código de red. 
El estudio en estado estable de la curva de capabilidad [5] desarrollado por la empresa 
SESELEC se realizó mediante el software DIgSILENT PowerFactory versión 19, que es 
una herramienta computacional de ingeniería para el análisis de sistemas eléctricos de 
potencia industriales, comerciales y de empresas de suministro. 
De las simulaciones se tienen los siguientes requerimientos en cuanto a compensación 
reactiva [5]: 
• Es necesaria compensación reactiva capacitiva a partir del 60% de generación. 
• No requiere compensación reactiva inductiva. 
• Es posible entregar el 100% de la potencia máxima (260 MW) cuando los 
aerogeneradores operan a su máxima capacidad. 
Sin embargo, también se observa el siguiente comportamiento en algunos elementos del 
sistema [5]: 
• Línea de transmisión. Se presentan pérdidas de potencia reactiva que alcanzan los 
29 Mvar. 
• Transformador de potencia. Al exportar potencia reactiva a partir del 50% de 
generación, en la mayoría de los casos, el OLTC alcanza el tap superior. Por lo que, 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
49 
 
al incluir compensación capacitiva la tensión del sistema colector aumentaría; el 
transformador ya no tendría la capacidad de regular la tensión en el sistema. 
• El transformador presenta sobrecargas de hasta el 12% por encima de su potencia 
nominal en su último paso de enfriamiento. 
• Aerogeneradores. A partir del 70% de generación en el lado capacitivo; aun sin 
cumplir el código de red, se presentan sobretensiones en terminales de los 
aerogeneradores muy cercanas a su límite de operación, del 113% de la tensión 
nominal, sin embargo, esta condición operativa se considera como atípica. 
 
Figura 5.1.1 Respuesta del P.E. cubriendo el requerimiento de potencia reactiva sin equipo de compensación 
La sobrecarga en el transformador de potencia, las sobretensiones presentes en terminales 
de los aerogeneradores combinadas con la limitada regulación de tensión del transformador 
serían un factor limitante para el dimensionamiento de algunos equipos eléctricos cuyos 
aislamientos no podrían soportar estas sobretensiones. 
 
 
150.90.030.0-30.0-90.0-150. [Mvar]
280.
220.
160.
100.
40.0
-20.0
[MW] 23.0 Mvar
 29.0 
 258.6 MW
 45.8 Mvar
 26.0 
 232.5 MW
 64.5 Mvar
 23.0 
 207.1 MW
 80.4 Mvar
 20.0 
 181.5 MW
Q=0 Mvars
V=1.05 pu
V=1.00 pu
V=0.95 pu
Denotación de los puntos:
Parque Eólico Amistad III y IV Perfil V-P-Q/Pmáx
Requerimiento mínimo de interconexión Operando simultáneamente Amistad I,II,III y IV 
 Date: 4/2/2019 
 Annex: /1
D
Ig
S
IL
E
N
T
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
50 
 
5.2 Resultados obtenidos para cumplir los requerimientos del 
código de red 
Una vez que se tienen los requerimientos de compensación reactiva necesarios para la 
correcta operación del sistema en cumplimiento con el código de red, los fabricantes de 
equipos de compensación definen sus características eléctricas para el diseño 
correspondiente, como se muestra en el apartado 4.3. 
Con el diseño de los equipos se lleva a cabo una nueva simulación introduciendo al modelo 
computacional las características de éstos para comprobar que se cumple con el código de 
red en el punto de interconexión. El objetivo de la simulación determina si la curva de 
capabilidad del Parque es lo suficientemente amplia para cubrir el perfil V-P-Q/Pmax 
indicado en el código de red [1]. 
Para realizar el modelado del sistema se introducen al software las características de los 
elementos que forman la central eléctrica indicados en el Capítulo 3. Es decir, las 
características de los aerogeneradores del parque eólico, los transformadores elevadores 
de cada máquina, los datos eléctricos de los circuitos colectores, tales como, configuración, 
tipo y calibres de conductores, valores de reactancia y capacitancia indicados por los 
fabricantes. En el caso de la subestación, los datos de placa del transformador principal de 
potencia 34.5-230 kV, así como los datos de la línea de transmisión y el equivalente de 
Thévenin en el punto de interconexión. 
Se realiza el análisis referido al punto de interconexión, es decir en la subestación de CFE 
y se considera la evaluación de la curva límite de operación de la central en las siguientes 
condiciones [5]: 
• Bajo tres niveles de tensión en la red de transmisión: 0.95 pu, 1.00 pu y 1.05 pu [1], 
• Pasos de 10% de generación, con respecto a la potencia máxima de 260 MW del 
parque eólico [1]. 
Tomando en cuenta estas consideraciones y los resultados indicados en el apartado 
anterior, se procede a realizar la nueva simulación incluyendo los equipos de compensación 
reactiva resultantes. De esta evaluación se tiene: 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
51 
 
• Línea de transmisión. Se tienen pérdidas de hasta 38 Mvar cuando se importa 
potencia reactiva y de 32.5 Mvar al exportar potencia reactiva. 
• Transformador de potencia. Con una carga de hasta el 110%, el transformador 
tendría la capacidad de operar hasta un nivel de generación del 94%. En cambio, en 
generación máxima (100%) se excedería el nivel máximo de carga llegando hasta 
un 116%; lo cual no se considera adecuado. Y al exportar potencia reactiva a partir 
del 70% de generación, el OLTC alcanza el tap superior. 
• Aerogeneradores. En terminales de los aerogeneradores se preservan tensiones 
dentro de los límites de diseño de estos equipos. 
• Tableros de MT. En los tableros de 34.5 kV de los aerogeneradores,al exportar 
potencia reactiva a partir del 90% de generación se presentarían sobretensiones de 
hasta el 13%. 
• Se respeta puntualmente la curva límite de operación (curva de capabilidad) de los 
aerogeneradores. 
• Código de red. En condiciones de no viento (0% de generación) la central es capaz 
de mitigar los efectos producidos por capacitancia de la línea de transmisión y el 
sistema colector de media tensión. 
 
Figura 5.2.1 Respuesta del P.E. cubriendo el requerimiento de potencia reactiva con equipo de compensación 
143.85.828.6-28.6-85.8-143. [Mvar]
273.
216.
158.
101.
42.9
-14.7
[MW]
 85.80 Mvar
 29.00 
243.66 MW
Q=0 Mvars
 85.80 Mvar
 29.00 
244.49 MW
-85.80 Mvar
 31.00 
259.05 MW
-85.80 Mvar
 31.00 
258.57 MW
V=1.05 pu
V=1.00 pu
V=0.95 pu
Denotación de los puntos:
Parque Eólico Amistad III y IV Perfil V-P-Q/Pmáx
Requerimiento mínimo de interconexión Operando simultáneamente Amistad I, II, III y IV 
 Date: 9/26/2019 
 Annex: /1
D
Ig
S
IL
E
N
T
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
52 
 
• Se determina que la compensación reactiva requerida es de 85.8 MVAr totales (33% 
con respecto de la Pmáx generada de acuerdo con el Código de Red), como se 
observa en la figura 5.2.1, de los cuales 69 MVAr serán proporcionados con Equipos 
de Compensación Reactiva (34.5 Mvar en cada barra principal de M.T) y el resto por 
medio de los aerogeneradores. Esta potencia reactiva se introduce al sistema 
gradualmente a partir del 70% hasta el 100% de generación en la central eólica, 
como se muestra en la Tabla 5.2.1. 
Tabla 5.2.1 Capacidad mínima del equipo de compensación reactiva 
 
 
Además de los resultados anteriores, para poder integrar los equipos de compensación al 
sistema, específicamente a las barras de 34.5 kV en la subestación elevadora, se debe 
considerar: 
• Ampliación de las barras de 34.5 kV. Se requieren 6 Celdas tipo Metal Clad (tres en 
cada barra de MT) 
• Se requieren 6 circuitos de media tensión con cable de potencia en 34.5 kV. 
• Se requiere una plataforma para la instalación de los equipos de compensación 
reactiva con un área aproximada de 3100 m2 con sus respectiva obra civil, 
cimentaciones, drenajes, ductos subterráneos y malla de seguridad física. 
• Como instalaciones auxiliares es necesario considerar los servicios propios en CA y 
CD, sistema de alumbrado, blindaje contra descargas atmosféricas y el sistema de 
tierra para todos los equipos eléctricos. 
 
 
0.95 p.u. 1.0 p.u.
70% 2 x 3.5 Mvar -
80% 2 x 12.5 Mvar 2 x 7 Mvar
90% 2 x 23 Mvar 2 x 16.5 Mvar
94% 2 x 28 Mvar 2 x 21 Mvar
100% 2 x 34.5 Mvar 2 x 29 Mvar
Nivel de
Generación
Tensión en POI
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
53 
 
 
 
Figura 5.2.2 S.E. Elevadora (izquierda) y Zona de Compensación Reactiva (derecha) construído por la empresa SESELEC en el Parque 
Eólico Amistad, Coahuila 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
54 
 
 
CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES 
 
6.1 Conclusiones 
De los resultados obtenidos para la implementación del sistema de compensación reactiva 
en la Central de Generación Eólica descrita se tienen las siguientes conclusiones: 
• En primer lugar, al evaluar los elementos que conforman la central eólica se observa 
que la potencia reactiva capaz de suministrar por los aerogeneradores, en conjunto 
con la potencia reactiva proporcionada por el efecto capacitivo en el bus colector 
aéreo y la línea de transmisión, no es posible cumplir con los requerimientos de 
interconexión al sistema eléctrico nacional exigidos por el código de red mexicano. 
• Al implementar el sistema de compensación reactiva, se cumple con los 
requerimientos del código de red, el cual establece un mínimo de 33% de potencia 
reactiva con respecto a la potencia activa máxima de generación. Es decir, con la 
potencia reactiva que pueden suministrar los aerogeneradores, el efecto capacitivo 
de la red colectora aérea y la línea de transmisión, más la potencia reactiva instalada 
en bancos de capacitores y reactores se tienen 85.8 MVAr. 
• Se cumple con los requerimientos de variación de voltaje y factor de potencia en el 
punto de interconexión exigidos por el código de red. Es decir, ±5% de la tensión 
nominal y un FP constante desde 0 % hasta 50% de generación de potencia activa 
y del 50% de generación de potencia activa en adelante requiere una potencia 
reactiva constante de 0.33 pu respecto de la potencia máxima de generación. 
• No se analizan los modos de control requeridos por el código de red (control de 
tensión, potencia activa y factor de potencia) debido a que son realizados por otros 
elementos de la central eólica ya que los equipos de compensación, bancos de 
capacitores y reactores descritos para esta central eólica son del tipo convencional 
y no cuentan con medios que realicen esta función. 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
55 
 
• Aun cuando se cumple con los requerimientos legales en los puntos anteriores, por 
las características de diseño propias de la central, al implementar el sistema de 
compensación reactiva se observan algunos fenómenos no deseables como: 
- Aumento de las pérdidas eléctricas en el trayecto de la línea de transmisión, la 
cual tiene una longitud de más de 90 km. 
- Se cumple con los niveles de voltaje en el punto de interconexión (230 kV), sin 
embargo, del lado de media tensión (34.5 kV) se presentan sobretensiones 
alrededor del 10% del valor nominal, lo cual representaría un riesgo para los 
aislamientos si éstos no fueran capaces de soportarlas. 
- Debido al tipo de tecnología de los equipos de compensación convencionales y 
sus características operativas, no es recomendable que los bancos de 
capacitores y/o reactores en media tensión tengan capacidades superiores a 10 
MVAr por cada paso, ya que los transitorios producidos durante su conexión y 
desconexión podrían ocasionar operaciones no deseadas de los esquemas de 
protección y control. 
• Como resultados de la capacidad y cantidad de equipos de compensación reactiva, 
se requiere una superficie para su instalación de casi 3 veces mayor a la superficie 
de la subestación elevadora de alta tensión, lo cual se traduce en costos adicionales 
para la disponibilidad de terreno y sobre todo en obra civil y electromecánica 
asociada al sistema de compensación reactiva. 
 
6.2 Trabajos futuros 
Es posible llevar a cabo algunos estudios o análisis posteriores tales como: 
• Diseño de una red colectora en media tensión subterránea, ya que el efecto 
capacitivo en los cables de potencia enterrados es mayor al de una red aérea. Esta 
aportación de potencia reactiva podría resultar en un sistema de compensación de 
menor capacidad, dimensiones físicas, así como sus correspondientes costos 
asociados. 
• Evaluar la factibilidad técnica y económica de instalar en la línea de transmisión un 
segundo conductor por fase, con lo cual se reducirían las perdidas eléctricas hasta 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
56 
 
el punto de interconexión, lo cual representaría ahorros en un plazo en términos 
económicos. 
• Analizar, para proyectos futuros, la implementación de un sistema de compensación 
reactiva por medio de equipos de compensación estática, tales como STATCOM, los 
cuales pudieran resultar en equipos de dimensiones físicas menores, requieren 
menor obra civil y electromecánica y cuentan con los elementos de control exigidos 
en el código de red 
 
 
 
 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA EN UNA 
PLANTA DE GENERACIÓN EÓLICA” 
 
 
57 
 
 
REFERENCIAS 
 
[1] CRE, C. R. (2016). Manual Regulatorio de Requerimientos